【文章內(nèi)容簡介】 更大的存儲容量。目前。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節(jié)。當前中小型PLC比較多，為了適應市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展。（2）PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既擴展了PLC功能，又使用靈活方便，擴大了PLC應用范圍。（3）增強外部故障的檢測與處理能力，編程語言多樣化根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設備占45%，輸出設備占30%，線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。在PLC系統(tǒng)結構不斷發(fā)展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是PLC進步的一種趨勢。 PLC的基本構成及工作原理 PLC的基本構成圖21 PLC基本組成框圖整個PLC的基本組成原理框圖如圖21所示。PLC的基本組成可分為兩大部分：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)是指組成PLC的所有具體電子電路，其中主要有中央處理器CPU、存儲器、輸入/輸出接口、通信接口、編程器和電源等部分，此外還有擴展設備、EPROM的讀寫器和打印機等選配的設備。軟件系統(tǒng)是指管理、控制、使用PLC，并確保PLC正常工作的一整套程序。這些程序有來自PLC生產(chǎn)廠家的，也有來自用戶的，一般稱前者為系統(tǒng)程序，后者為用戶程序。 PLC的工作原理PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的，即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存放于用戶程序存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的掃描工作方式示意圖如圖22所示。圖22 PLC的掃描工作方式示意圖 可編程控制器的編程語言PLC的用戶程序是用戶利用PLC的編程語言，根據(jù)控制要求編制的程序。在PLC的應用中，最重要的是用PLC的編程語言來編寫用戶程序，以實現(xiàn)控制目的。由于PLC是專門為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其主要使用者是廣大電氣技術人員，為了滿足他們的傳統(tǒng)習慣和掌握能力，PLC的主要編程語言采用比計算機語言相對簡單、易懂、形象的專用語言。PLC編程語言是多種多樣的，對于不同生產(chǎn)廠家、不同系列的PLC產(chǎn)品采用的編程語言的表達方式也不相同，但基本上可歸納兩種類型：一是采用字符表達方式的編程語言，如語句表等；二是采用圖形符號表達方式編程語言，如梯形圖等[5]。下面主要介紹最常見的PLC編程語言：梯形圖語言梯形圖是PLC中最典型的、最基本的一種編程方式。梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達符號的基礎上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結構、邏輯運算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實用的特點。因此，這種編程語言為廣大電氣技術人員所熟知，是應用最廣泛的PLC的編程語言，是PLC的第一編程語言[6]。如圖23所示是傳統(tǒng)的電器控制線路圖和PLC梯形圖。圖23 電氣控制線路圖與梯形從圖中可看出，兩種圖表示思想基本是一致的，具體表達方式有一定區(qū)別。PLC的梯形圖使用的是內(nèi)部繼電器，定時/計數(shù)器等，都是由軟件來實現(xiàn)的，使用方便，修改靈活，是原電器控制線路硬接線無法比擬的。梯形圖程序所表達的控制邏輯關系是和繼電器線路基本一致的，梯形圖中的符號 　　 ， ， 分別代表控制線路中的常開觸點（或常開按鈕），常閉觸點（或常閉按鈕）和繼電器線圈，每一個觸點和線圈均給出一個對應的編號。不同產(chǎn)品型號的PLC機，其編號規(guī)定不同，但表達的含意是相同的。梯形圖雖與繼電器線路很相似，但梯形圖在實際應用中仍有其嚴格的規(guī)定，具體規(guī)定可有如下幾點：（1）梯形圖按自上而下，從左到右的順序進行排列。以一個繼電器線圈為一個控制邏輯行（即為一階梯層）。每一條邏輯行都起始于左母線，終止于繼電器線圈，右母線通?？梢允÷圆划嫛＃?）梯形圖中母線的意義類似于繼電器線路中的電源線，但它不產(chǎn)生實際的物理電流。而只是假想在梯形圖中有“電流”流動，我們稱之為“概念電流”。概念電流在梯形圖中只能作從左向右的單向流動，改變層次也只能先上后下。（3）梯形圖由若干“梯層”組成。每個梯層由若干條并聯(lián)支路組成。每條支路又有若干個編程符號串聯(lián)組成。支路或符號的最大串聯(lián)，并聯(lián)數(shù)都是有一定限制的，具體PLC產(chǎn)品有不同規(guī)定。（4）梯形圖中的繼電器線圈不是繼電控制電路中的物理繼電器，而是與內(nèi)存映像區(qū)中的某一位相對應的，因此稱之為“軟繼電器”。如果梯形圖中某繼電器的線圈“通電”或觸點“閉合”，則映像區(qū)中對應存儲器的狀態(tài)為高電平“1”；反之，則為低電平“0”。梯形圖中的繼電器又分為輸出繼電器和內(nèi)部繼電器。輸出繼電器所對應的映像存儲器中的信號狀態(tài)（“1”或“0”），可以通過I/O接口去驅動外部負載。內(nèi)部繼電器包括輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、寄存器等，它們所對應的映像存儲器中信號狀態(tài)（“1”或“0”），只可在編程中供梯形圖內(nèi)部使用，不能用作輸出控制。（5）輸入繼電器僅供PLC接受外部的輸入信號，而不能用內(nèi)部其它繼電器的觸點來驅動或輸入信號。所以，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點，不會出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。梯形圖中輸入繼電器的觸點閉合表示信號輸入。（6）在梯形圖程序中，繼電器線圈一般情況下只能出現(xiàn)一次。而繼電器觸點在編程時則可無限次引用，且既可以是常開觸點，也可以是常閉觸電。（7）PLC運行時是按照梯形圖符號排列順序自上而下，從左向右執(zhí)行程序的，即PLC是按照掃描方式順序執(zhí)行梯形圖程序的。因此不會出現(xiàn)幾條并列支路同時動作的情況，使得梯形圖設計大為簡化。 本章小節(jié)本章介紹了可編程控制器的特點、基本構成及其工作原理，重點研究了它的梯形圖編程語言和I/O地址，為可編程控制器在交通燈控制系統(tǒng)中的應用做好準備。第3章 PLC在交通信號燈控制系統(tǒng)中應用 控制要求1．信號燈系統(tǒng)由一個啟動開關控制，當啟動開關接通時，該信號燈系統(tǒng)開始工作，當啟動開關斷開時，所有信號燈都熄滅。 2．南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮應關閉信號燈系統(tǒng)，并立即報警。3．南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈塔亮的同時東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時，東西綠燈亮，閃亮3S后熄滅，此時，東西黃燈亮，并維持2S時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。4．東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S，然后閃亮3S后熄滅。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。以上南北，東西信號燈周而復始的交替工作狀態(tài)，指揮著十字路口的交通。交通燈流程圖如圖31所示圖31 交通燈流程圖 I/O地址分配表31 PLC控制交通燈的I/O地址分配表輸入部分輸出部分輸入器件PLC輸入地址編號輸出器件PLC輸出地址編號停止按鈕SB0東西紅燈運行啟動按鈕SB1東西黃燈東西綠燈南北紅燈南北黃燈南北綠燈根據(jù)上述項目分析可知在該系統(tǒng)中輸入設備僅有程序運行啟動開關，而輸出設備則有東西紅燈、東西黃燈、東西綠燈及南北紅燈、南北黃燈、南北綠燈共6路被控對象。根據(jù)上述所列輸入/輸出設備繪制出用PLC控制該系統(tǒng)的I/O分配表，如表31所示。同時，為了能夠完整地完成上述控制任務，在編制程序時還必須引入部分中間繼電器和定時器，其清單如表32所示。表32 PLC控制交通燈系統(tǒng)所用中間繼電器及定時器分配表中間繼電器部分定時器部分功用PLC中間繼電器地址編號功